Исследовательская группа под руководством Шеннон Хагерти и Пола Дейкстры из Университета Северной Аризоны измерила две ключевые характеристики почвенных микробов, которые определяют их роль в углеродном цикле почвы: насколько эффективно они используют углерод для роста и как долго живут. «Более высокие температуры заставляют микробы расти быстрее, но они также быстрее умирают», — сказала Хагерти, которая проводила исследование в рамках своей магистерской программы и была ведущим автором исследования.Почвенные микробы потребляют органические соединения углерода в почве, используют часть из них для производства большего количества микробов, а остальное выделяют в атмосферу в виде углекислого газа. Эффективность, с которой микробы используют свою пищу для создания новых микробов, влияет на то, сколько углерода остается в почве и сколько возвращается в атмосферу.
До этого исследования была принята идея, что микробы станут менее эффективными при более высоких температурах.Ученые инкубировали почву с торфяника и леса в Миннесоте при разных температурах и измерили эффективность роста микробов. Они использовали новый метод для измерения микробной эффективности: добавляли небольшое количество сахара и отслеживали, как отдельные атомы в этом сахаре превращаются в углекислый газ.«Микробы перерабатывают сахар так же, как и мы, — говорит Пол Дейкстра. «Мы очень хорошо знаем, как эти процессы работают в лабораторных исследованиях, и можем предсказать, какие атомы углерода в молекулах сахара в конечном итоге превратятся в углекислый газ, а какие используются для создания новых микробов.
Мы применили эти знания к микробам, живущим в почве».Исследователи обнаружили, вопреки ожиданиям, что температура не влияла на то, как микробы используют их пищу, но вместо этого способствовала их гибели. «Мы еще не знаем, почему микробы умирают быстрее при более высоких температурах. Может быть, их поедают нематоды или клещи, или они умирают из-за вирусов», — сказал Хагерти. «Нам нужно больше знать о том, как температура влияет на гибель микробов».
Чтобы изучить, что эти новые результаты могут означать для хранения углерода в почве в условиях потепления, команда сравнила результаты модели почвы, которая включает влияние температуры на продолжительность жизни микробов, с моделями, на которые изменение температуры не влияет. «Модели используются для прогнозирования изменений почвенных процессов, например, в ответ на изменение климата», — сказал Стив Эллисон, соавтор из Калифорнийского университета в Ирвине. «Если мы хотим правильно предсказать будущее, нам лучше использовать модели, которые точно описывают эти микробные процессы».Включение в модель зависимости срока службы от температуры увеличило количество углерода, удерживаемого в почвах при более высоких температурах, по сравнению с оценками из традиционных моделей.
В исследовании делается вывод о том, что включение этого нового понимания в модели почвы улучшит наше понимание того, как почвы влияют на уровень углекислого газа в атмосфере и глобальный климат.Означает ли это, что с изменением климата в почве останется больше углерода? «Слишком рано говорить об этом», — сказал Брюс Хангейт, директор Центра экосистемных наук и общества НАУ. «Результаты показывают, что биохимия микробов остается той же при более высокой температуре, но что хищничество и смерть становятся более важными.
Это лабораторное исследование — лишь первый шаг, определяющий потенциальный механизм. Теперь нам нужно изучить, как в действительности мире, и в долгосрочной перспективе изменятся процессы биохимической эффективности и продолжительности жизни. И никто этого еще не сделал ».